Bedrijfsbezoek PYREG

ALGEMEEN

PYREG is in 2004 gestart met als doel om zuiveringsslib te pyroliseren. Inmiddels zijn er 9 installaties op biomassa en 3 op zuiveringsslib in bedrijf of gaan in 2015 in bedrijf (totaal 12). Deze zijn gelegen in Duitsland, Zwitserland en Oostenrijk. Voor slib staat er een installatie in Linzunkle (Duitsland) en staan er twee in Dornbirn (Oostenrijk). Op de productielocatie van PYREG in Dörth draait ook een PYREG installatie op houtafval waarvan de restwarmte gele­ verd wordt aan een naburig bedrijf.

BEDRIJFSBEZOEK

Op 8 april 2015 is door de STOWA begeleidingscommissie en met de hulp van Eliquo Water & Energy een bezoek gebracht aan de productielocatie van PYREG in Dörth (nabij Koblenz). Het doel van het bezoek was om meer inzicht te krijgen in de technologie en de toepassings­ mogelijkheden.

BESCHRIJVING VAN PYREG PROCES

Het processchema van de PYREG is weergegeven in figuur A1.

FIGUUR A1 PROCESSCHEMA PYREG (BRON: PYREG EN ELIQUO WATER & ENERGY)

Bedrijfsbezoek PYREG

Algemeen

PYREG is in 2004 gestart met als doel om zuiveringsslib te pyroliseren. Inmiddels zijn er 9 installaties op biomassa en 3 op zuiveringsslib in bedrijf of gaan in 2015 in bedrijf (totaal 12). Deze zijn gelegen in Duitsland, Zwitserland en Oostenrijk. Voor slib staat er een installatie in Linzunkle (Duitsland) en staan er twee in Dornbirn (Oostenrijk). Op de productielocatie van PYREG in Dörth draait ook een PYREG installatie op houtafval waarvan de restwarmte geleverd wordt aan een naburig bedrijf.

Bedrijfsbezoek

Op 8 april 2015 is door de STOWA begeleidingscommissie en met de hulp van Eliquo Water & Energy een bezoek gebracht aan de productielocatie van PYREG in Dörth (nabij Koblenz). Het doel van het bezoek was om meer inzicht te krijgen in de technologie en de

toepassingsmogelijkheden.

Beschrijving van PYREG proces

Het processchema van de PYREG is weergegeven in figuur A1.

FiguurA1 Processchema PYREG (bron: PYREG en Eliquo Water & Energy)

Het inputmateriaal komt vanuit de ontvangsttank in de reactor terecht waar het omgezet wordt in kool en syngas. Het syngas wordt gereinigd (stoffilter) en vervolgens verbrand in een speciaal ontwikkelde brander (FLOX burner). De verbrandingsgassen uit de FLOX brander worden gebruikt om de PYREG reactor te verwarmen. Door deze verbrander kunnen strenge emissie

Het inputmateriaal komt vanuit de ontvangsttank in de reactor terecht waar het omgezet wordt in kool en syngas. Het syngas wordt gereinigd (stoffilter) en vervolgens verbrand in een speciaal ontwikkelde brander (FLOX burner). De verbrandingsgassen uit de FLOX brander worden gebruikt om de PYREG reactor te verwarmen. Door deze verbrander kunnen stren­ ge emissie eisen worden gehaald. Een warmtewisselaar haalt de resterende warmte uit de verbrandings­gassen waarna een actiefkoolfilter en een natte wasser de verbrandingsgassen

reinigen. De ‘post carbonisation’ stap en de scrubber in Figuur A1 zijn alleen van toepassing bij de verwerking van zuiveringsslib. Het doel van de ‘post carbonisation’ is om de resterende koolstof zoveel mogelijk te reduceren waardoor de warmteproductie en het procen­tuele ge­ halte aan fosfor toenemen. Het drogestofgehalte van ingaand slib moet >65% zijn, dan is er geen risico op verkleving. De minimale verbrandingswaarde van de ingaande biomassa moet minimaal 10MJ/kg zijn. In het geval van zuiveringsslib is minimaal alle thermische energie uit het slib nodig voor de droging van het slib (van 20% naar 65% ds).

In het geval van zuiveringsslib (en andere biomassa met een te laag droge stof gehalte) wordt de PYREG installatie gecombineerd met een banddroger. De banddroger benut de beschikbare restwarmte van de PYREG (en restwarmte van bijvoorbeeld een WKK). Een banddroger wordt pas financieel interessant wanneer er meerdere PYREG installaties staan. De kosten van de banddroger worden op deze manier verdeeld over een groter aantal installaties.

TE BEHANDELEN BIOMASSASTROMEN

Marcel Rensmann: de PYREG installatie wordt eigenlijk voor twee doeleinden gebruikt: • Omzetten van biomassa met hoog koolstofgehalte in biochar (C gehalte >50%) en warmte

à goed verkoopbaar product

• Omzetten van rwzi slib (en andere biomassa stromen met relatief laag koolstof gehalte) in een meststof (P gehalte >10%) en warmte

Biochar

Voor de productie van goede biochar is biomassa met voldoende koolstof en lignine nodig. Dit bepaalt de eigenschappen van biochar zoals de adsorptiecapaciteit en capaciteit om water vast te houden. Biochar moet >50% koolstof bevatten (biochar certificate, zie bijlage 2). Ook andere substraten zoals zeefgoed (cellulose) zijn bekeken. Zeefgoed bevat weinig structuur/­lignine waardoor de gevormde kool niet geschikt is als biochar. Goede grondstof­ fen voor biochar zijn kersenpitten, kokosnootschillen en ander hard materiaal. Het soortelijk oppervlak van dit type biochar (Planzenkohle) is 150 – 200 m2/gram. Het doel is om te komen tot een specifiek oppervlak > 1.000 m2/g omdat je dan actief kool produceert (veel waardevol­ ler) à EUR 2.000 / ton. Overwogen wordt om aan het begin van de PYREG (voorafgaand aan het 1e compartiment) fosforzuur te doseren of om aan het einde (voorafgaand aan de quench) een stoombehandeling toe te passen. Er wordt momenteel druk getest welke techniek het meest geschikt is om het specifiek oppervlak te vergroten.

Kunstmest / grondverbeteraar

PYREG is een alternatief voor centrale monoverbranding en maakt de directe toepassing van het product als fosforkunstmest (fosfor >10%) mogelijk in Duitsland.

In het geval van slibverwerking is het doel om het koolstofgehalte zoveel mogelijk te redu­ ceren (maximaliseren P gehalte en maximale thermische energie productie). Eigenlijk is het een soort van monoverbranding waarbij er tevens een waardevolle meststof geproduceerd wordt (waarbij de P biologisch beschikbaar is).

De beschikbaarheid van P uit gecarboniseerd slib is 90% voor bio­P slib en 82% bij slib van rwzi met chemische P verwijdering. Een partner bedrijf van PYREG kan korrels maken van het gecarboniseerde slib.

Een temperatuur van 550­ 580 °C is optimaal voor een goede P beschikbaarheid. Bij een tem­ peratuur van 800 °C is de beschikbaarheid van P slecht.

Het drogestofgehalte dient >65% te zijn, dan is er geen risico op verkleving.

Het gevormde product kan het beste beschreven worden als as, met een hoog gehalte aan fosfor (>10%). Kwik verdampt voor 99,9% en wordt door een koolfilter afgevangen. De zink­ en koperconcentraties in het gevormde product zullen zeer waarschijnlijk niet voldoen aan de Nederlandse wetgeving (Deze eisen zijn in Nederland strenger dan in Duitsland). In Duitsland zijn slibben van 50 rwzi’s gecarboniseerd en daarvan voldoet 90% aan de Duitse mestrichtlij­ nen (dus ook voor zware metalen).

KENMERKEN PYREG INSTALLATIE

De capaciteit van een PYREG500 is 500 kW en voor communaal zuiveringsslib circa 1.000 ton ds per jaar. Uitgaande van een drogestofgehalte van het ontwaterde slib van 20% komt dit neer op 5.000 ton slibkoek per jaar. Het ingaande materiaal van de PYREG moet een verbran­ dings­waarde hebben van 10MJ/kg.

De capaciteit van één PYREG500 is voldoende voor de behandeling van het slib van een rwzi van 30.000­50.000 i.e.

BEHEER EN ONDERHOUD

De PYREG installatie dient elke 8­10 dagen uit bedrijf genomen te worden (voornamelijk voor de verwijdering van 10­20 kg/week aan slakken à categorie 2 afval, naar stortplaats). De instal­ latie heeft een beschikbaarheid van 85% (7.500 uur bedrijfsuren per jaar).

ENERGIE

De PYREG draait autotherm op de warmte die vrijkomt bij de verbranding van het geprodu­ ceerde syngas. Daarboven op produceert de PYREG bij de behandeling van rwzi slib 150 – 200 kW aan warmte. Om ontwaterd rwzi slib voldoende te kunnen drogen (van 20­25% ds naar 60­80% ds) is een vermogen van 400 kW aan warmte nodig. Op een rwzi met een gisting en een WKK is deze warmte beschikbaar. Indien geen gisting beschikbaar is moet de warmte dus ergens anders vandaan gehaald worden. Een mogelijkheid is om een extra PYREG neer te zetten waarin bijvoorbeeld bermmaaisel behandeld wordt. De extra beschikbare warmte kan dan ingezet worden voor slibdroging.

EMISSIES

De emissies van de PYREG voldoen aan de 17. Bimsch (idem aan activiteitenbesluit 5.2).

Het rejectiewater van de natte scrubber gaat terug naar de rioolwaterzuiveringsinstallatie (hoog zwavelgehalte). Deze stroom is zeer beperkt.

KOSTEN EN BATEN (OP BASIS VAN MONDELINGE INFO VAN PYREG)

De investeringskosten van de PYREG type 500 bedragen EUR 350.000 voor een installatie voor de behandeling van hoogwaardige biomassa en EUR 500.000 voor een installatie voor de be­ handeling van slib (inclusief gaswasser en quench).

De jaarlijkse kosten voor een PYREG bedragen EUR 110.000 per jaar (ex slibdroging). De kosten van een banddroger bedragen circa EUR 700.000. Het meest economisch is om één banddro­

ger te plaatsen voor meerdere PYREGs (2 of 3). Kassendroging van slib zou een nog economi­ scher alternatief kunnen zijn. Grofweg bedragen de kosten voor PYREG 30 EUR/ton slibkoek en de kosten voor droging ook 30 EUR/ton slibkoek (totale kosten voor slibeindverwerking = 60 EUR/ton slibkoek). Het product (fosfor kunstmest) is kostenneutraal af te zetten.

De businesscase bij de productie van biochar is gunstig vanwege de stijgende biochar prijzen. Biochar uit hout/bast vertegenwoordigd een waarde van EUR 720 per ton (PYREG).

TOEKOMST: P TERUGWINNING UIT SLIB

Vanaf 2024 wordt monoverbranding van slib verplicht in Duitsland (inclusief P terugwin­ ning). De monoverbrandingscapaciteit is momenteel 500.000 ton ds/j en er moet 1.500.000 ton ds/j bij komen. De benodigde investeringen bedragen naar schatting 3 miljard euro. Bij conventionele monoverbranding moet het as bewerkt te worden om de fosfor beschikbaar te maken (Ecophos proces). De kosten hiervan bedragen volgens PYREG EUR 400/ton ds (EUR 100 per ton slibkoek van 25% ds). De totale kosten per ton koek bedragen in dat geval 100 + 65 = EUR 165 per ton.

Opmerking Tauw: De huidige kosten van as van SNB bedragen 67 EUR/ton, volgens SNB kunnen ze deze bij Ecophos kosten neutraal afzetten (of zelfs met een kleine opbrengst). Dat betekent dus dat de slibeind-verwerking circa 6 EUR/ton koek goedkoper wordt. Dit moet nog worden gerealiseerd in de praktijk maar de inschatting van PYREG lijkt duidelijk te hoog.

HOOFDCONCLUSIES WERKBEZOEK

• rwzi slib is niet geschikt om te worden omgezet naar biochar omdat het koolstofgehalte te laag is en het geen lignine bevat

• Rwzi slib wordt met het PYREG proces omgezet in een fosfaatrijke meststof (P gehalte > 10%) die in het buitenland op het land gebracht zou kunnen worden

• Afvalstromen zoals bermgras, hout afval, groente en fruit afval en industriële afval­stro­ men kunnen met een PYREG omgezet worden in biochar (koolstof gehalte > 50%). Een goede bodemverbeteraar.

• De techniek heeft inmiddels diverse praktijkinstallaties geleverd, met een aantal jaren ervaring. Daarmee heeft het zich in de praktijk voor een aantal toepassingen bewezen.

27

BIJLAGE 2